WO2017195618A1 - シャトルコック用人工羽根、及び、シャトルコック - Google Patents

Abstract

シャトルコックのベース部に円環状に植設されるシャトルコック用人工羽根であって、羽部と、前記羽部を支持する羽軸部と、を備え、前記羽軸部を、前記羽軸部を、シャルピー衝撃強度が３０ｋＪ/ｍ²以上、且つ、曲げ弾性率が４ＧＰａ以上、好ましくは、シャルピー衝撃強度が３６ｋＪ/ｍ²以上、且つ、曲げ弾性率が４．７ＧＰａ以上の材料で形成した。

Description

シャトルコック用人工羽根、及び、シャトルコック

　本発明は、シャトルコック用人工羽根、及び、シャトルコックに関する。

　バドミントン用シャトルコックには、羽根（はね）に水鳥の羽毛（天然羽毛）を用いたもの（天然シャトルコック）と、ナイロン樹脂などにより人工的に製造された人工羽根を用いたもの（人工シャトルコック）とがある。

　周知のごとく、天然シャトルコックは、ガチョウやアヒルなどの天然羽毛を１６本程度使用し、各羽毛の羽軸の末端を、皮で覆ったコルクなどからなる半球状の台（ベース部）に植設した構造である。天然シャトルコックに使用されている羽毛は、比重が小さく、極めて軽量である。また、羽毛の羽軸は、剛性が高い。このため、天然シャトルコックは、独特の飛行性能と心地よい打球感が得られる。

　しかしながら、天然シャトルコックの原材料となる羽毛は、上記の水鳥から採取され、しかも、水鳥のどの部位の羽毛でもよい、というわけではなく、シャトルコック用に適している部位がある。このため１羽の水鳥からシャトルコック用として採取できる羽毛は僅かであり、供給が不安定である。また、性能にばらつきもある。

　一方、人工シャトルコックとして、環状に一体成形された樹脂製の羽根を備えたものがよく知られているが、この人工シャトルコックは、天然シャトルコックのように羽根が１本ずつ独立して動かないため、天然シャトルコックと同様の飛行性能を得ることが難しい。

　そこで、以下の特許文献１に記載されているように、羽毛を模した人工羽根が提案されている。すなわち、羽部と羽部を支持する羽軸部とを備えた人工羽根を有する人工シャトルコックが提案されている。

特開２０１２－２４１５７号公報

　上述したような人工羽根において、一般的に、羽軸部の剛性を高めると重量が重くなる。このため、人工シャトルコックの重量バランスが悪くなり飛行性能が低下する。一方、羽軸部の重量を軽くすると剛性が低くなる。このため、打撃時の復帰が遅くなり飛行性能が低下する。飛行性能を高めるには、羽軸部の先端側を細めて重量を軽くし、末端側では剛性を高めるようにすることが望まましい。しかしながら、この場合、羽軸部（特に先端側）の耐衝撃性が低下して、羽軸部が破損するおそれがある。

　本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、飛行性能の向上を図るとともに、破損の発生を抑制することにある。

　上記目的を達成するための主たる発明は、
　シャトルコックのベース部に円環状に植設されるシャトルコック用人工羽根であって、羽部と、前記羽部を支持する羽軸部と、を備え、前記羽軸部を、シャルピー衝撃強度が３０ｋＪ/ｍ²以上、且つ、曲げ弾性率が４ＧＰａ以上、好ましくは、シャルピー衝撃強度が３６ｋＪ/ｍ²以上、且つ、曲げ弾性率が４．７ＧＰａ以上の材料で形成したことを特徴とするシャトルコック用人工羽根である。

　本発明の他の特徴については、本明細書及び図面の記載により明らかにする。

　本発明のシャトルコック用人工羽根によれば、飛行性能の向上を図るとともに、破損の発生を抑制することができる。

ベース部の側から見た人工シャトルコックの斜視図である。 人工羽根の側から見た人工シャトルコックの斜視図である。 人工羽根の外観図である。 人工羽根の改良例（本実施形態）の構成を示す図である。 ガラス強化ナイロンのシャルピー衝撃強度と曲げ弾性率との関係を示す図である。 本実施形態の羽軸部１４に必要な物性を示す図である。 本実施形態の人工羽根の変形例の説明図である。

＝＝＝概要＝＝＝
　本明細書及び図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。

　シャトルコックのベース部に円環状に植設されるシャトルコック用人工羽根であって、羽部と、前記羽部を支持する羽軸部と、を備え、前記羽軸部を、シャルピー衝撃強度が３０ｋＪ/ｍ²以上、且つ、曲げ弾性率が４ＧＰａ以上、好ましくは、シャルピー衝撃強度が３６ｋＪ/ｍ²以上、且つ、曲げ弾性率が４．７ＧＰａ以上の材料で形成したことを特徴とするシャトルコック用人工羽根が明らかとなる。
　このようなシャトルコック用人工羽根によれば、飛行性能の向上を図るとともに、破損の発生を抑制することができる。

　かかるシャトルコック用人工羽根であって、前記材料の密度は１．２１ｇ／ｃｍ³以下、好ましくは１．１９ｇ／ｃｍ³以下であることが望ましい。
　このようなシャトルコック用人工羽根によれば、飛行性能をより向上させることができる。

　かかるシャトルコック用人工羽根であって、前記羽部は、前記羽軸部の先端側に設けられており、前記羽軸部の軸方向及び前記羽部の法線方向に直交する方向を幅方向とし、前記羽軸部の或る位置における前記法線方向の最大長さをＨ、前記幅方向の最大長さをＷとしたとき、前記羽部が配置されていない部位の第１位置における長さ比Ｗ／Ｈと、前記羽部が配置された部位の第２位置における長さ比Ｗ／Ｈと、が異なることが望ましい。
　このようなシャトルコック用人工羽根によれば、羽軸の先端側と末端側（ベース部側）で剛性や重量を変えることが可能である。

　かかるシャトルコック用人工羽根であって、前記第１位置の長さ比Ｗ／Ｈが、前記第２位置の長さ比Ｗ／Ｈよりも大きいことが望ましい。
　このようなシャトルコック用人工羽根によれば、末端側では剛性を高めることができ、先端側では軽量化を図ることができる。

　かかるシャトルコック用人工羽根であって、前記法線方向の最大長さの両端を結ぶ線と前記幅方向の最大長さの両端を結ぶ線が、前記羽軸部の前記法線方向の中心よりも前記円環状の外方側で交わることが望ましい。
　このようなシャトルコック用人工羽根によれば、耐衝撃性の向上を図ることができる。

　かかるシャトルコック用人工羽根であって、前記羽軸部の前記羽部が配置されていない部位には、前記幅方向に突出した張り出し部が形成されていることが望ましい。
　このようなシャトルコック用人工羽根によれば、捩じれに強くすることができる。

　かかるシャトルコック用人工羽根であって、前記張り出し部の前記幅方向の端部と、前記羽軸部における前記法線方向の前記円環状の外方側の頂部との間に傾斜面が形成されていることが望ましい。
　このようなシャトルコック用人工羽根によれば、飛行性能が安定する。

　また、上記のシャトルコック用人工羽根を用いたシャトルコックが明らかとなる。

　＝＝＝実施形態＝＝＝
　＜人工シャトルコックの基本構造について＞
　図１及び図２は、人工羽根１０を備えた人工シャトルコック１の基本構造を説明するための外観図である。図１は、ベース部２の側から見た人工シャトルコック１の斜視図である。図２は、人工羽根１０の側から見た人工シャトルコック１の斜視図である。

　人工シャトルコック１は、ベース部２と、天然羽根を模した複数の人工羽根１０と、人工羽根１０を互いに固定するための紐状部材３とを備えている。ベース部２は、例えばコルクの台に薄い皮を覆うことによって構成されている。ベース部２の形状は、直径が２５ｍｍから２８ｍｍの半球状であり、平坦面を有する。この平坦面の円周に沿って円環状に複数（具体的には１６本）の人工羽根１０の根元（末端）が埋め込まれている。複数の人工羽根１０は、ベース部２から離れるにしたがって互いの間隔が広くなるように配置される。また、図に示すように、各人工羽根１０は、それぞれ隣接する人工羽根１０と重なるように配置されている。これにより、複数の人工羽根１０によってスカート部４が形成される。複数の人工羽根１０は、紐状部材３（例えば木綿の糸）によって、互いに固定されている。

　＜人工羽根の構造＞
　図３は、人工羽根１０の外観図である。図において、既に説明した部材については、同じ符号を付している。

　人工羽根１０は、羽部１２と、羽軸部１４を備えている。羽部１２は、天然羽根の羽弁に相当する部分であり、羽軸部１４は、天然羽根の羽軸に相当する部分である。図中では、羽軸部１４の長手に沿って上下方向（軸方向に相当）が定義されており、羽部１２のある側を上（先端側）、反対側を下（末端側）としている。また、図中では、羽軸部１４から羽部１２の延びる方向に沿って左右方向（幅方向に相当）が定義されている。また、図中では、人工羽根１０をベース部２に取り付けられた状態に基づいて、おもてと裏が定義されている。なお、おもて裏方向は羽部１２の法線方向に相当し、人工羽根１０がベース部２に円環状に配置された状態において、おもては外側、裏は内側に相当する。以下では、図中で定義された上下・左右・おもて裏に従って、各構成要素を説明することがある。

　羽部１２は、天然羽根の羽弁の形状を模した部材である。羽部１２は、例えば不織布や樹脂などによって構成することができる。不織布を用いる場合は、打球時に不織布の繊維がほぐれることを防止するために表面に強化皮膜が形成される。強化皮膜は、樹脂を塗布することによって形成することができ、例えば、ディップ法、スプレー法、ロールコート法などの種々の塗布方法が採用される。なお、強化皮膜は、羽部１２の片面に形成しても良いし、両面に形成しても良い。また、強化皮膜は、羽部１２の全面に形成しても良いし、一部分に形成しても良い。また、羽部１２の形状は図の形状に限定されない。例えば、楕円形状であってもよい。

　羽軸部１４は、天然羽根の羽軸の形状を模した細長い部材であり、羽部１２を支持する部材である。羽軸部１４は、羽部１２を支持する羽支持部１４ａと、羽部１２から突出した羽柄部１４ｂとを有する。羽柄部１４ｂは、天然羽根の羽柄（うへい：なお、この部位は羽根（うこん）と称されることもある）に相当する部分である。羽軸部１４の末端（羽柄部１４ｂの下端）は、ベース部２に埋め込まれ、ベース部２に固定されることになる。一方、羽軸部１４の先端（羽支持部１４ａの上端）は、羽部１２の上端と一致している。

　なお、羽軸部１４と羽部１２は別体であってもよいし、一体であってもよい。例えば、羽軸部１４と羽部１２の材料として樹脂を用いる場合、金型を用いた射出成型により羽軸部１４と羽部１２を一体に成型することができる。また、２種類の材料（樹脂）を用いた射出成型（２色成型）により、羽軸部１４と羽部１２を異なる材料で一体に形成することが可能である。

　また、羽支持部１４ａのおもて側で羽部１２が支持されていてもよいし、羽支持部１４ａの裏側で羽部１２が支持されても良い。また、羽部１２を２枚のシートで構成し、２枚の羽部１２が羽支持部１４ａを挟み込むように構成しても良い。また、羽支持部１４ａの内部に羽部１２が埋設されるようにしても良い。

　なお、この例では羽軸部１４の位置にかかわらず断面形状が四角形であるが、後述する本実施形態では形状の改善を図っている。

　＜飛行性能について＞
　天然シャトルコックに使用されている羽毛は、比重が小さく、極めて軽量である。また、羽毛の羽軸は、剛性が高く累積打撃数に関係なく元の形状に復元する。このため、天然シャトルコックでは、初速が速く、ブレーキがかかるという独特の飛行性能が得られる。

　一方、人工羽根１０を用いた人工シャトルコック１で羽軸部１４の剛性を高めると、重量が重くなり、重量バランスが悪化する。このため天然シャトルコックのような飛行性能が得られない。また、羽軸部１４の重量を軽くすると剛性が低下し、打撃時の復帰が遅くなる。よって飛行性能が低下する。

　天然シャトルコックに近い飛行性能を実現するには、羽軸部１４の先端側（羽支持部１４ａ）の重量を軽くし、末端側（羽柄部１４ｂ）では剛性を高めるようにすればよい。具体的には、人工羽根１０の数が１６本の人工シャトルコック１の場合、羽支持部１４ａは重量を０．０３ｇ以下、剛性を０．２Ｎ以上とすることが望ましく、羽柄部１４ｂは剛性を１．１Ｎ以上、重量を０．０８ｇ以下とすることが望ましい。なお、剛性は、試料の一端を固定治具に固定し、他端側に力を加えて１０ｍｍ変位したときの力の測定値である。重量が上記以上の場合、重心位置が先端側（上側）に近づき、飛行性能が低下する。また、剛性が上記以下の場合、打撃時の復帰が遅くなり飛行性能が低下する。

　ただし、羽軸部１４を上記のような条件で形成すると、特に先端側の耐衝撃性が低下して、打撃によって羽軸部１４が破損するおそれがある。

　そこで、本実施形態では、飛行性能の向上を図るとともに、打撃による破損の発生を抑制するようにしている。

　＜人工羽根の改良例（本実施形態）＞
　図４は、人工羽根１０の改良例（本実施形態）の構成を示す図である。図４の左側の図は、人工羽根１０を裏側から見た外観図であり、図４の右側の図は、羽軸部１４のＡ～Ｅの各位置の断面図を示している。本実施形態では、羽軸部１４の構成が図３と異なっている。なお、羽部１２は、図３と同じであるので説明を省略する。

　本実施形態の羽軸部１４は、羽支持部１４ａ（図４のＡ～Ｃ）と、羽柄部１４ｂ（図４のＣ～Ｅ）との断面形状が異なっている。なお、羽軸部１４のうち、羽支持部１４ａは羽部１２が配置された部位に相当し、羽柄部１４ｂは羽部１２が配置されていない部位に相当する。

　本実施形態の羽柄部１４ｂには、幅方向に突出する張り出し部１４１が形成されている。張り出し部１４１は、羽軸部１４のおもて裏方向の中心よりもおもて側（円環状の外側）において、左右方向（幅方向）の両側に突出するように設けられている。羽柄部１４ｂに張り出し部１４１を形成しているので、羽軸部１４の或る位置におけるおもて裏方向（法線方向）の最大長さをＨ、左右方向（幅方向）の最大長さをＷとしたときの長さ比Ｗ／Ｈが、羽柄部１４ｂと羽支持部１４ａで異なっている。より具体的には、羽柄部１４ｂの各位置の長さ比Ｗ／Ｈが、羽支持部１４ａの各位置の長さ比Ｗ／Ｈよりも大きい。例えば、図４の位置Ｄでは長さ比Ｗ／Ｈが０．９５であるのに対し、位置Ｂでは長さ比比Ｗ／Ｈが０．４４である。

　このように羽柄部１４ｂに張り出し部１４１を設けているので羽柄部１４ｂは捩じれに強くなる。なお、羽支持部１４ａには張り出し部１４１が設けられていないが、羽部１２が設けられているため、捩じれに弱くならない。このように、羽支持部１４ａに張り出し部１４１を設けないことによって軽量化を図ることができる。

　また、本実施形態の人工羽根１０では、羽柄部１４ｂ側の位置Ｃと位置Ｅの間の平均Ｗ／Ｈ変化率が、羽支持部１４ａ側の位置Ａと位置Ｃとの間の平均Ｗ／Ｈ変化率よりも大きい（ＣＥ間の平均Ｗ／Ｈ変化率＞ＡＣ間の平均Ｗ／Ｈ変化率）。ここで、平均Ｗ／Ｈ変化率とは、対象範囲における長さ比Ｗ／Ｈの最大値と最小値との差分を、その範囲の長さで除算した値である。なお、位置Ｅより下側（末端側）はベース部２に埋まっている部分であるので、羽柄部１４ｂ側については位置Ｃと位置Ｅの間（ＣＥ間）を対象範囲としている。

　また、各断面図において、おもて裏方向の最大長さの両端を結ぶ線と左右方向の最大長さの両端を結ぶ線をそれぞれ破線で示しており、また、羽軸部１４のおもて裏方向の中心位置を黒点で示している。本実施形態の羽軸部１４では、位置（軸方向の位置）に関わらず、おもて裏方向の最大長さの両端を結ぶ線と、左右方向の最大長さを結ぶ線が、おもて裏方向の中心よりも外側（おもて側）で交わっている。これにより、耐衝撃性の向上を図ることができる。

　また、張り出し部１４１の端部と羽軸部１４のおもて側の頂部との間には傾斜面１４２が形成されている。これにより、さらに捩じれに強くなり、また、気流を乱さず空力的に優れており飛行性能が安定する。

　このように本実施形態の羽軸部１４は、羽支持部１４ａ側では軽量化を図り、羽柄部１４ｂ側では剛性の向上を図っている。

　また、図４の構成において、前述した重量と剛性の条件を満たし、且つ、打撃によって破損しない材料の条件を検討した。

　図５は、ガラス強化ナイロンのシャルピー衝撃強度と曲げ弾性率との関係を示す図である。図の横軸は弾性率（ＧＰａ）であり、縦軸はシャルピー衝撃強度（ｋＪ／ｍ²）である。また、図６は、本実施形態の羽軸部１４に必要な物性を示す図である。なお、シャルピー衝撃強度は、ＩＳＯ１７９に準じて、２３℃、湿度５０％の雰囲気下でシャルピー衝撃試験（ノッチ付き）を行って測定した値である。

　本実施形態の羽軸部１４の材料としてシャルピー衝撃強度が３６ｋＪ／ｍ²、及び、曲げ弾性率が４．７ＧＰａの材料（図５においてＸで示す材料）を用いると、安定した飛行特性を得ることができ、また、打撃を繰り返しても破損が生じなかった。なお、この材料の密度は１．１９ｇ/ｃｍ³である。よって、シャルピー衝撃強度が３６ｋＪ／ｍ²以上、曲げ弾性率が４.７ＧＰａ以上、密度が１．１９ｇ／ｃｍ³以下で良好な特性を得ることが出来ることが確認された。ただし、材料の特性には、ロット毎にばらつきがあるため、ばらつきを考慮した条件としては、シャルピー衝撃強度が３０ｋＪ／ｍ²以上、曲げ弾性率が４ＧＰａ以上、密度が１．２１ｇ／ｃｍ³以下がよい。

　一方、これよりもシャルピー衝撃強度が低いもの（例えば図５においてＹで示す材料）では打撃を繰り返すことによって羽軸部１４が破損した。また、シャルピー衝撃強度が高くても、弾性率が低いもの（例えば図５においてＺで示す材料）では、打撃時の復帰が遅く飛行性能が低くなった。

　この結果より、本実施形態の羽軸部１４の材料として、シャルピー衝撃強度が３０ｋＪ／ｍ²以上、曲げ弾性率が４ＧＰａ以上、密度が１．２１ｇ／ｃｍ³以下（好ましくは、シャルピー衝撃強度が３６ｋＪ／ｍ²以上、曲げ弾性率が４．７ＧＰａ以上、密度が１．１９ｇ／ｃｍ³以下）とすることで、飛行性能の向上を図るとともに、羽軸部の破損の発生を抑制することができる。なお、本実施形態では羽軸部１４の材料としてガラス強化ナイロン／ポリオレフィンアロイ化樹脂を用いたが、これには限られず、上記の物性を満たすものであればよい。

　以上説明したように、本実施形態の羽軸部１４は、羽支持部１４ａ側では軽量化を図り、羽柄部１４ｂ側では剛性の向上を図っており、材料としてシャルピー衝撃強度が３０ｋＪ／ｍ²以上、曲げ弾性率が４ＧＰａ以上としている。これにより、飛行性能の向上を図ることができるとともに、打撃による羽軸部１４の破損を抑制することができる。

　＜変形例＞
　図７は、本実施形態の人工羽根１０の変形例の説明図である。図４と同様に、図７の左側の図は、人工羽根１０を裏側から見た外観図であり、図７の右側の図は、羽軸部１４のＡ～Ｅの各位置の断面図を示している。また、図７において、図４と同一部分には同一符号を付し説明を省略する。

　この変形例においても、羽柄部１４ｂの各位置の長さ比Ｗ／Ｈが、羽支持部１４ａの各位置の長さ比Ｗ／Ｈよりも大きくなっている。

　ただし、前述の実施形態（図４）では、羽柄部１４ｂのみに張り出し部１４１が形成されていたが、この変形例では、位置Ｃ及び羽支持部１４ａの末端側の一部（端部）にも張り出し部１４１が形成されている。このため、この変形例では、羽支持部１４ａ側において長さ比Ｗ／Ｈが大きく変化している。すなわち、前述の実施形態では、ＣＥ間の平均Ｗ／Ｈ変化率＞ＡＣ間の平均Ｗ／Ｈ変化率であったのに対し、この変形例では、ＣＥ間の平均Ｗ／Ｈ変化率＜ＡＣ間の平均Ｗ／Ｈ変化率となっている。

　この変形例によると、さらに良好な性能を得ることが出来る。

　＝＝＝その他＝＝＝
　上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

　前述の実施形態では、羽部１２はシート状であったが、これには限らない。例えば、立体的（３次元的）に形成されていてもよい。

１　人工シャトルコック、
２　ベース部、
３　紐状部材、
４　スカート部、
１０　人工羽根、
１２　羽部、
１４　羽軸部、
１４ａ　羽支持部、
１４ｂ　羽柄部、
１４１　張り出し部、
１４２　傾斜面

Claims (8)

1. 　シャトルコックのベース部に円環状に植設されるシャトルコック用人工羽根であって、
   　羽部と、
   　前記羽部を支持する羽軸部と、
   を備え、
   　前記羽軸部を、シャルピー衝撃強度が３０ｋＪ/ｍ²以上、且つ、曲げ弾性率が４ＧＰａ以上、好ましくは、シャルピー衝撃強度が３６ｋＪ/ｍ²以上、且つ、曲げ弾性率が４．７ＧＰａ以上の材料で形成した、
   ことを特徴とするシャトルコック用人工羽根。
2. 　請求項１に記載のシャトルコック用人工羽根であって、
   　前記材料の密度は１．２１ｇ／ｃｍ³以下、好ましくは、１．１９ｇ／ｃｍ³以下である、
   ことを特徴とするシャトルコック用人工羽根。
3. 　請求項１又は２に記載のシャトルコック用人工羽根であって、
   　前記羽部は、前記羽軸部の先端側に設けられており、
   　前記羽軸部の軸方向及び前記羽部の法線方向に直交する方向を幅方向とし、前記羽軸部の或る位置における前記法線方向の最大長さをＨ、前記幅方向の最大長さをＷとしたとき、
   　前記羽部が配置されていない部位の第１位置における長さ比Ｗ／Ｈと、前記羽部が配置された部位の第２位置における長さ比Ｗ／Ｈと、が異なる、
   ことを特徴とするシャトルコック用人工羽根。
4. 　請求項３に記載のシャトルコック用人工羽根であって、
   　前記第１位置の長さ比Ｗ／Ｈが、前記第２位置の長さ比Ｗ／Ｈよりも大きい、
   ことを特徴とするシャトルコック用人工羽根。
5. 　前記３又は４に記載のシャトルコック用人工羽根であって、
   　前記法線方向の最大長さの両端を結ぶ線と前記幅方向の最大長さの両端を結ぶ線が、前記羽軸部の前記法線方向の中心よりも前記円環状の外方側で交わる、
   ことを特徴とするシャトルコック用人工羽根。
6. 　請求項３～５の何れかに記載のシャトルコック用人工羽根であって、
   　前記羽軸部の前記羽部が配置されていない部位には、前記幅方向に突出した張り出し部が形成されている、
   ことを特徴とするシャトルコック用人工羽根。
7. 　請求項６に記載のシャトルコック用人工羽根であって、
   　前記張り出し部の前記幅方向の端部と、前記羽軸部における前記法線方向の前記円環状の外方側の頂部との間に傾斜面が形成されている、
   ことを特徴とするシャトルコック用人工羽根。
8. 　請求項１～７の何れかに記載のシャトルコック用人工羽根を用いたシャトルコック。

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